Bacillus thuringiensis: características, morfologia, ciclo de vida

Bacillus thuringiensis é uma bactéria que pertence a um amplo grupo de bactérias gram-positivas, algumas patogênicas e outras totalmente inofensivas. É uma das bactérias mais estudadas por causa de sua utilidade na agricultura.

Essa utilidade é que essa bactéria tem a particularidade de produzir cristais que contêm proteínas tóxicas para certos insetos que constituem verdadeiras pragas para as culturas durante sua fase de esporulação.

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Cristais da toxina B. thuringiensis. Por Jim Buckman é creditado eo uploader original é PRJohnston. (w: en: Imagem: Bacillus thuringiensis.JPG) [Domínio público], via Wikimedia Commons

Entre as características mais destacadas do Bacillus thuringiensis estão a alta especificidade, a segurança para o homem, as plantas e os animais, bem como a sua residualidade mínima. Esses atributos permitiram posicionar-se como uma das melhores opções para o tratamento e controle de pragas que atormentavam as culturas.

O uso satisfatório dessa bactéria tornou-se evidente em 1938, quando o primeiro pesticida fabricado com seus esporos surgiu. A partir daí, a história foi longa e, através dela, o Bacillus thuringiensis foi ratificado como uma das melhores opções quando se trata de controlar pragas agrícolas.

Taxonomia

A classificação taxonômica de Bacillus thuringiensis é:

Domínio: Bactérias

Borda: Firmicutes

Classe: Bacilli

Ordem: Bacillales

Família: Bacillaceae

Gênero: Bacillus

Espécie: Bacillus thuringiensis

Morfologia

São bactérias com a forma de hastes arredondadas. Eles têm um padrão de flagelação de perímetro, com flagelos distribuídos por toda a superfície da célula.

Possui dimensões de 3-5 mícrons de comprimento por 1-1,2 mícrons de largura. Em suas culturas experimentais, são observadas colônias circulares, com um diâmetro de 3-8 mm, com bordas regulares e um aspecto de “vidro fosco”.

Quando o microscópio eletrônico é observado, as células alongadas típicas, unidas em cadeias curtas, são observadas.

Esta espécie de bactéria produz esporos que têm uma forma elipsoidal característica e estão localizados na parte central da célula, sem causar deformação.

Características gerais

Em primeiro lugar, Bacillus thuringiensis é uma bactéria gram-positiva, o que significa que, quando submetida ao processo de coloração de Gram, adquire uma coloração violeta.

Da mesma forma, é uma bactéria caracterizada por sua capacidade de colonizar vários ambientes. Foi possível isolá-lo em todos os tipos de solos. Possui uma ampla distribuição geográfica, tendo sido encontrada até na Antártica, um dos ambientes mais hostis do planeta.

Possui metabolismo ativo, sendo capaz de fermentar carboidratos como glicose, frutose, ribose, maltose e trealose. Também pode hidrolisar amido, gelatina, glicogênio e N-acetil-glucosamina.

Na mesma ordem de idéias, Bacillus thuringiensis é uma catalase positiva, sendo capaz de decompor o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio.

Quando cultivada em meio ágar-sangue, foi observado um padrão de hemólise beta, o que significa que esta bactéria é capaz de destruir totalmente os glóbulos vermelhos .

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Em relação aos seus requisitos ambientais para o crescimento, requer faixas de temperatura de 10-15 ° C a 40-45 ° C. Da mesma forma, seu pH ideal está entre 5,7 e 7.

O Bacillus thuringiensis é uma bactéria aeróbica rigorosos. Deve necessariamente estar em um ambiente com ampla disponibilidade de oxigênio.

A característica distintiva de Bacillus thuringiensis é que, durante o processo de esporulação, gera cristais que consistem em uma proteína conhecida como toxina delta. Dentro desses dois grupos foram identificados: o Choro e o Cyt.

Esta toxina é capaz de gerar a morte de certos insetos que constituem pragas verdadeiras para vários tipos de culturas.

Ciclo de vida

B. thuringiensis possui um ciclo de vida com duas fases: uma caracterizada pelo crescimento vegetativo e outra por esporulação. O primeiro ocorre em condições favoráveis ​​ao desenvolvimento, como ambientes ricos em nutrientes, o segundo em condições desfavoráveis, com escassez de substrato alimentar.

Larvas de insetos, como borboletas, besouros ou moscas, entre outras, alimentando-se das folhas, frutas ou outras partes da planta, podem ingerir endósporos da bactéria B. thuringiensis .

No trato digestivo do inseto, devido às suas características alcalinas, a proteína cristalizada da bactéria é dissolvida e ativada. A proteína se liga a um receptor nas células intestinais do inseto, formando um poro que afeta o equilíbrio eletrolítico, causando a morte do inseto.

Assim, as bactérias usam os tecidos do inseto morto para alimentar, multiplicar e formar novos esporos que infectarão novos hospedeiros.

Toxina

As toxinas produzidas por B. thuringiensis têm ação altamente específica em invertebrados e são inofensivas em vertebrados. As inclusões parasporais de B. thuringensis possuem diversas proteínas com atividade diversa e sinérgica.

B. thuringienisis possui vários fatores de virulência que incluem, além das endotoxinas delta Cry e Cyt, certas exotoxinas alfa e beta, quitinases, enterotoxinas, fosfolipases e hemolisinas, que aumentam sua eficiência como entomopatógeno.

Os cristais tóxicos de proteína de B. thuringiensis são degradados no solo por ação microbiana e podem ser desnaturados pela incidência de radiação solar.

Usos no controle de pragas

O potencial entomopatogênico de Bacillus thuringiensis tem sido altamente explorado por mais de 50 anos em proteção de culturas.

Graças ao desenvolvimento da biotecnologia e aos avanços nisso, foi possível utilizar esse efeito tóxico através de duas rotas, principalmente: elaboração de pesticidas usados ​​diretamente nas lavouras e criação de alimentos transgênicos.

Mecanismo de ação da toxina

Para entender a importância dessa bactéria no controle de pragas, é importante saber como a toxina ataca o organismo do inseto.

Seu mecanismo de ação é dividido em quatro etapas:

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Solubilização e processamento de protoxinas Cry : cristais ingeridos pela larva do inseto se dissolvem no intestino. Por ação das proteases presentes, elas são transformadas em toxinas ativas. Essas toxinas atravessam a membrana peritrófica (membrana protetora das células epiteliais intestinais).

Ligação ao receptor : as toxinas se ligam a locais específicos localizados nos microvilos das células intestinais do inseto.

Inserção da membrana e formação de poros : As proteínas Cry são inseridas na membrana e causam destruição total do tecido através da formação de canais iônicos.

Citólise : morte de células intestinais. Isso ocorre através de vários mecanismos, sendo o mais conhecido a citólise osmótica e a inativação do sistema que mantém o equilíbrio do pH.

Bacillus thuringiensis e pesticidas

Uma vez verificado o efeito tóxico das proteínas produzidas pelas bactérias, estudou-se seu potencial uso no controle de pragas nas culturas.

Existem muitos estudos que foram realizados para determinar as propriedades pesticidas da toxina produzida por essas bactérias. Devido aos resultados positivos dessas investigações, Bacillus thuringiensis tornou-se o inseticida biológico mais amplamente utilizado no mundo para controlar pragas que danificam e afetam negativamente várias culturas.

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Fonte: Pixabay.com

Os bioinseticidas baseados em Bacillus thuringiensis evoluíram ao longo do tempo. Desde o primeiro, que continha apenas esporos e cristais, até os conhecidos como terceira geração, que contêm bactérias recombinantes que geram a toxina bt e que têm vantagens como alcançar tecidos vegetais.

A importância da toxina produzida por essa bactéria é que ela não é apenas eficaz contra insetos, mas também contra outros organismos, como nematóides, protozoários e trematódeos.

É importante esclarecer que essa toxina é totalmente inofensiva em outros tipos de seres vivos, como os vertebrados, um grupo ao qual o ser humano pertence. Isso ocorre porque as condições internas do sistema digestivo não são adequadas para sua proliferação e efeito.

Bacillus thuringiensis e alimentos GM

Graças aos avanços tecnológicos, especialmente ao desenvolvimento da tecnologia de DNA recombinante, foi possível criar plantas geneticamente imunes ao efeito de insetos que causam estragos nas plantações. Essas plantas são genericamente conhecidas como alimentos transgênicos ou organismos geneticamente modificados.

Essa tecnologia consiste em identificar no genoma bacteriano a sequência de genes que codificam a expressão de proteínas tóxicas. Posteriormente, esses genes são transferidos para o genoma da planta a ser tratada.

Quando a planta cresce e se desenvolve, ela começa a sintetizar a toxina produzida anteriormente por Bacillus thuringiensis , ficando imune à ação dos insetos.

Existem várias plantas nas quais essa tecnologia foi aplicada. Entre eles estão milho, algodão, batata e soja. Essas culturas são conhecidas como milho bt, algodão bt, etc.

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Certamente, esses alimentos transgênicos têm gerado alguma preocupação na população. No entanto, em um relatório publicado pela Agência de Meio Ambiente dos Estados Unidos, foi determinado que esses alimentos, até o momento, não manifestavam nenhum tipo de toxicidade ou dano, tanto em humanos quanto em animais superiores.

Efeitos no inseto

Os cristais de B. thuringiensis se dissolvem no intestino do inseto com pH alto e as protoxinas, e outras enzimas e proteínas são liberadas. Assim, as protoxinas são convertidas em toxinas ativas que se ligam às moléculas receptoras especializadas das células do intestino.

A toxina B. thuringiensis produz na interrupção da ingestão de insetos, paralisia intestinal, vômito, desequilíbrios na excreção, descompensação osmótica, paralisia geral e, finalmente, morte.

Devido à ação da toxina, ocorrem sérios danos no tecido intestinal que impedem seu funcionamento, afetando a assimilação de nutrientes.

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Intestino de «Caenorhabditis elegans» infectado com »Bacillus thuringiensis». Fonte: www.researchgate.net

Considerou-se que a morte de insetos poderia ser causada por germinação de esporos e proliferação celular vegetativa na hemocele do inseto.

No entanto, acredita-se que a mortalidade dependa antes da ação de bactérias comensais que habitam o intestino do inseto e que, após a ação da toxina B. thuringiensis, elas possam causar septicemia.

A toxina B. thuringiensis não afeta os vertebrados, porque a digestão dos alimentos nos últimos é realizada em meio ácido, onde a toxina não é ativada.

Destaca sua alta especificidade em insetos, especialmente conhecida por lepidópteros. É considerado seguro para a maioria da entomofauna e não possui ação prejudicial sobre as plantas, ou seja, não é fitotóxico.

Referências

  1. Hoffe, H. e Whiteley, H. (1989, junho). Proteínas de cristal inseticida de Bacillus thuringiensis . Revisão microbiológica 53 (2) 242-255.
  2. Martin, P. e Travers, R. (1989, outubro). Abundância e distribuição mundial de microbiologia aplicada e ambiental de Bacillus thuringiensis . 55 (10). 2437-2442.
  3. Roh, J., Jae, Y., Ming, S., Byung, R. e Yeon, H. (2007) Bacillus thuringiensis como uma ferramenta específica, segura e eficaz para o controle de pragas de insetos. Journal of Microbiology and Biotechnology.17 (4). 547-559
  4. Sauka, D. e Benitende G. (2008). Bacillus thuringiensis : generalidades. Uma abordagem para seu uso no biocontrole de insetos lepidópteros que são pragas agrícolas. Revista Argentina de Microbiologia. 40. 124-140
  5. Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. e Dean H. (1998, setembro). Bacillus thuringiensis e sua proteína pesticida de cristal. Revisões de Microbiologia e Biologia Molecular. 62 (3) 775-806.
  6. Villa, E., Parrá, F., Cira, L. e Villalobos, S. (2018, janeiro). O gênero Bacillus como agente de controle biológico e suas implicações na biossegurança agrícola. Jornal Mexicano de Fitopatologia. Publicação online

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